无线药物传递是如何工作的

由:玛丽安的勺子

这种基于微芯片的药物传递装置是可编程的,可以通过无线控制释放指定的每个剂量。大概是5 × 3 × 1厘米。"width=
这种基于微芯片的药物传递装置是可编程的,可以通过无线控制释放指定的每个剂量。大概是5 × 3 × 1厘米。
照片由MicroCHIPS公司提供。

每天服药可能是慢性病患者的常态。但如果药物不需要口服或注射呢?如果医生能在我们体内放置一种药剂,按下一个按钮就能启动治疗,那会怎么样?

有疾病的人,比如多发性硬化症或者糖尿病在美国,这一设想可能会成为现实,因为在美国无线药物输送.他们的想法是在病人身上安装或植入一个设备,该设备将有预先包装好的药物剂量,这些药物可以通过编程或无线指令在体内释放。

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以微芯片公司(MicroCHIPS Inc.)使用的技术为例。研究人员在骨质疏松症患者的皮肤下植入了一个微型芯片[来源:法拉等。].研究小组对植入芯片进行了编程,并命令其随着时间的推移在患者体内释放微小剂量的药物——大约40微克。常规的注射被一个芯片代替了。一个芯片和一些特殊的无线电信号。

虽然听起来很疯狂,但有一天医生可能会用到手机给植入的芯片发信号。

“最终,信号可以来自手机,因此病人的手机可以接收来自数千英里外的医生的指示,”微芯片公司总裁罗伯特·法拉说。“他们的手机将在身体触手可及的范围内,指示设备按要求释放。”

无线药物传输可能会让你想起《太空空间》(Innerspace)或《逃离纽约》(Escape from New York)中的场景,但现实是,这是一个正在成长的领域,为慢性疾病患者带来了希望。

让我们仔细看看这些设备在病人体内工作后是如何工作的。

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窥视无线微芯片

几十年来,研究人员和医生一直对在人体内创建移动药房很感兴趣。使用植入物和可编程技术进行治疗的想法在20世纪70年代中期和80年代早期就生根发芽了[来源:拉文].

截至2012年,我们看到一系列可以无线控制的产品正在开发中。大多数都很小——只有几厘米大小。例如,MicroCHIPS设备有一个指尖大小的可编程芯片[来源:MicroCHIPS]。其他可以无线控制的设备,比如为糖尿病患者提供的胰岛素泵,体积更大,通常与人体外部相连。

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无线药物传输设备的其他部分在纳米级工作,这意味着它们可以小到十亿分之一米[来源:法拉].我们提到的微芯片植入物中的微小储层落入纳米级尺寸

它是这样工作的:病人在医生的办公室里接受一个小手术,把这个装置插入皮肤下面。在微芯片公司的试验中,植入大约需要20到30分钟麻醉放入[来源:法拉].该设备内部的芯片有一个内部时钟,可以通过编程以定时间隔释放剂量。当该设备接收到信号时,一股电流通过芯片,熔化了铂和钛的外壳,并打开了存放药物的小隔间。这个过程被称为电热烧蚀.一旦包膜破裂,预先测量的剂量就会释放到人体内。

此外,还可以通过该设备特有的特殊无线电信号来控制电流。在MicroCHIPS进行的小规模临床试验中,植入物为7名患者提供了长达4个月的治疗。在医生将其取出之前,其他的设计可能可以工作一到两年。

其他控制无线设备的方法包括热量和辐射信号,以及潜在的身体传感器[来源:拉文等。].研究人员希望制造出可以重新填充的设备,而其他设备在使用后需要通过手术移除。无线设备可能是有益的,因为它们不需要特殊的外壳来通过消化系统

既然我们对所涉及的技术有了更多的了解,让我们来讨论一下谁会从无线药物传递中受益。

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无线药物传递:适用于每个人?

尽管无线传送药物很方便,但对于感冒患者来说,它可能不是最好的选择。

从这项技术中获益最多的人患有慢性病,需要定期治疗。专家表示,该设备可以证明其对骨质疏松症、糖尿病和多发性硬化症患者的价值。法拉].患者也有可能使用无线治疗来止痛和治疗某些耳朵损伤[来源:数值)。

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对于需要注射的疾病,针疗法会对身体和精神都造成伤害[来源:拉文].无线药物传递将是一种选择,可以消除接受这些治疗的一些压力。然而,剂量大小仍然是植入物的一个缺点。如果一个病人每次治疗都需要相当大剂量的药物,他或她可能还不能从无线植入中获益。

科学家们还希望开发出一种可植入的传感器,这种传感器可以跟踪病人的病情,并在需要治疗时向另一种设备发送信号。大多数治疗方法正在对成人进行测试,但这项技术有朝一日也可能用于儿童[来源:法拉].

现在,你可能在想,植入物能从某人身上转移吗黑客吗?”

事实上,这些公司生产的无线产品很难被入侵或控制。MicroCHIPS公司总裁罗伯特·法拉(Robert Farra)表示,该公司的每个设备都有自己独特的ID和无线电频率。第一个微芯片只能在几英寸外发出信号,而其他的可能在4米(约13英尺)外被激活[来源:法拉].

担心植入物擅离职守?开发这项技术的科学家也考虑到了这一点,这就是为什么设备要经过精心的编程和管理。

有那么多不同类型的药物,很难将它们存储在无线药物传输设备中。有些药物稳定性较差,在保存一定时间或温度较高时就会失效。还有人担心病人的病情会恶化免疫系统对植入物的反应。一般来说,正在接受测试的植入物是由与其他设备(如起搏器)相同的生物友好型材料制成的。

随着更多的发展,研究人员可能能够为每个人量身定制无线治疗,将药物混合在设备中,可以根据医生的命令释放——类似于个人药房,但在微芯片上。

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作者的注意

将人与机器结合在一起,无线药物传输对于需要定期治疗的病人来说可能是一个令人兴奋的替代方案。这些被一些人称为“芯片上的药店”正在慢慢显示出它们的潜力。尽管药物输送设备背后的技术很吸引人,但我不能忽视一个潜在的事实,那就是人们想要改善这些患者的生活质量——在我看来,这是一个有价值的目标。

相关文章

来源

  • 法拉,罗伯特。“芯片是如何工作的。”个人面试。2012年4月12日。
  • Farra, Robert, Sheppard, Norman, McCabe, Nora, Neer, Robert, Anderson, James, Santini, John, Cima, Michael, & Langer, Robert。"无线控制药物传送芯片的首次人体测试"2012.科学转化医学。4卷,没有。122.
  • 数值,拉里。"消音疗法:自溶性耳鸣治疗带来新希望"《科学美国人》。2012年3月23日。(2012年4月7日)http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=tinnitus-treatment&WT.mc_id=SA_syn_HuffPo
  • 拉文,大卫。"药物输送装置的进展与局限"个人面试。2012年4月12日。
  • 拉文,大卫,麦圭尔,特里&兰格,罗伯特。"体内药物传递的小规模系统"2003.自然生物技术。21卷,没有。10.(2012年4月7日)http://www.eng.yale.edu/images/ArticlPDF/SMALL%20SCALE%20SYSTEMS%20FOR%20IN%20VIVO%20DRUG%20DELIVERY%20NATURE%20BIOTECH%202003.PDF
  • 微芯片。“技术”。微芯片的网站。(2012年4月7日)http://www.mchips.com /technology.html
  • Trafton,安妮。"首个无线控制药物传送芯片人体测试成功"麻省理工学院的新闻。2012年2月16日。(2012年4月7日)http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=tinnitus-treatment&WT.mc_id=SA_syn_HuffPo

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